多模式开关电源控制芯片的低功耗设计方案

　　1.6 模式控制逻辑

　　模式控制逻辑用以保证在进行模式选择时，电源系统正常工作。当FB电压底于0.5 V时，该控制逻辑通过内部电流滞回比较器自动选择进入待机模式。RUN信号(其为高电位有效)用来关断绿色多模式反激变换器中的其它控制模块，以实现低待机功耗。

　　图8 模式控制逻辑

　　2.版图设计及测试结果

　　2.1 版图设计

　　图9给出了制得的多模式开关电源控制芯片的显微照片，其中用线框标出的部分就是所设计的供电模块，包括：欠压锁定电路，数字电源，模拟电压源(5 V稳定电压源，4.3 V稳定电压源)，REF_OK等子模块。两个模拟电压源因功率较大，可视为热源，将其统一放置在版图的左边，而PTAT、带隙基准等敏感模块则尽量远离热源，放置在版图的右边，欠压锁定电路也放置在版图的右上角。

　　图9 芯片的显微照片

　　2.2 Regulator的测试

　　5 V 电压的PSR测试波形如图10所示。由此图可见，其PSR可以达到-60 dB.该供电模块在工作频率为40~130 kHz的绿色多模式反激式控制器中的应用表明，它对来自电源的干扰具有较好的抑制能力。

　　图10 5 V电源的PSR

　　2.3 供电系统的测试

　　UVLO的启动电流测量值仅为17.8 A,实现了系统的低启动电流。系统上电和掉电的测试结果如图11和图12所示。可见系统在VDD的设置门限内工作良好，REF-OK可以正确指示各个供电模块正常工作。掉电过程正好相反。

　　图11 供电模块的上电和掉电过程(1)

　　图12 供电模块的上电和掉电过程(2)

2.4 模式控制和效率测试

　　系统的多模式控制测试结果见图13。中载或重载下系统采用PWM 模式工作，许多单元的供电电源为REG=5 V.极轻载条件下则关断5 V的供电电源，减小系统的待机功耗，同时也有利于减小EMI和噪声。其过程如下：当FB电压低于一个阈值时，待机模式选择，则SHUTDOWN信号变高，关断5 V 电压源REG模块，同时VDD-AD继续给芯片供电，保证在轻载时芯片的检测能够连续实现。

　　图13 供电单元多模式下的节能过程

　　图14给出了集成了该低功耗电源系统的绿色多模式反激式控制器的效率图(工作频率为40~130kHz)，并与传统的反激变换器效率进行了比较。由图可知，采用多模式反激式控制降低了芯片的轻载功耗，提高了效率。

　　图14 反激变换器效率比较

　　3 结 论

　　设置的UVLO模块保证了芯片在电源波动过程中的正常工作。芯片测试的结果很好地验证了设计思想。